HIDRÓLISE ENZIMÁTICA EM ALTA CONSISTÊNCIA DO BAGAÇO DE CANA PRÉ-TRATADO A VAPOR
Aluno de Iniciação Científica: Annielly Comelli Ballem (PIBIC/CNPq)
Curso: Farmácia
Orientador: Luiz Pereira Ramos
Colaborador: Larissa da Silva, Ana Paula Pitarelo
Departamento: Química
Setor: Ciências Exatas
Palavras-chave: Hidrólise enzimática , Etanol celulósico , Bagaço de cana
Área de Conhecimento: 10601007 - QUÍMICA ORGÂNICA
O Brasil é um grande produtor de etanol a partir da sacarose da cana-de-açúcar, porém, atualmente, não é capaz de suprir a demanda de consumo. Neste contexto, a obtenção de etanol a partir de materiais lignocelulósicos, como o bagaço da cana-de-açúcar, figura como uma importante alternativa. Tal aplicação atende a necessidade do aumento da produtividade por hectare plantado de cana e, consequentemente, agrega valor à biomassa residual. Através da sacarificação deste material, seguida da fermentação dos açúcares e recuperação do produto, obtém-se o etanol de segunda geração. Neste sentido, a produção de açúcares passíveis de fermentação é feita por hidrólise enzimática, de cuja otimização depende a viabilidade do processo. Assim, é necessário maximizar a acessibilidade das enzimas ao substrato. Entretanto, a estrutura da parede celular de plantas superiores lhes confere proteção contra a degradação enzimática, sendo que a aplicação de métodos de pré-tratamento representa uma forma de contornar esta barreira. A explosão a vapor é um destes métodos e, sendo comprovadamente eficaz, foi aplicada ao material selecionado para este experimento sob condições previamente otimizadas em nosso laboratório, as quais compreendem o uso de 195 ºC por 7,5 min mediante catálise com 9,5 mg de H3PO4 por g de bagaço seco. Utilizando os substratos provenientes destas condições de pré-tratamento, foram realizadas hidrólises enzimáticas delineadas a partir de um planejamento fatorial 2³, tendo como variáveis a agitação (150 e 200 rpm), a concentração de substrato (5 e 20 %) e a concentração de enzima (0,025 e 0,1 g de enzima por g de celulose). Dentre estes ensaios, a condição com máxima conversão em açúcares fermentescíveis consistiu no uso do nível máximo de agitação, mínimo de substrato e máximo de enzima, sendo capaz de converter 92,5 % de equivalentes de glucose em 72 h. Paralelamente à estratégia de pré-tratamento, a realização de uma extração alcalina proporciona a remoção parcial da lignina presente no material, facilitando o acesso das enzimas aos carboidratos. No presente trabalho, esta extração foi realizada utilizando uma solução 0,5 mol.L-1 de NaOH sob agitação durante 2 h e 5 % de substrato em suspensão, obtendo-se um percentual de deslignificação entre 70 e 80 %. A fim de se comparar a acessibilidade dos substratos (ou seja, o material de partida e o oriundo da extração alcalina), suas hidrólises enzimáticas foram realizadas na condição definida a partir do planejamento fatorial. Estes dados estão sendo compilados para concluir este projeto de pesquisa.